許淑俊

有這樣一個(gè)故事：一個(gè)三歲的孩子，在黑暗中瞪大了雙眼盯著媽媽，激動(dòng)地問媽媽：垃圾搬運(yùn)工到底把垃圾運(yùn)到哪里去了？媽媽開始試著編出一個(gè)大概合理的解釋，內(nèi)容跟垃圾填埋場和垃圾回收有點(diǎn)關(guān)系，但他的兒子對這個(gè)問題窮追不舍。第二天，媽媽嘗試著更全面地解釋垃圾旅程，但兒子并不滿意。媽媽甚至試著在網(wǎng)站上找一些有關(guān)垃圾處理的視頻，都不行，兒子想要用自己的眼睛看到答案。孩子表現(xiàn)出來的熱情和深植于心的探究精神真的是非常難得。作為一名科學(xué)老師，為了滿足孩子的好奇心，不僅要記錄學(xué)生所提出的種種問題，還要設(shè)計(jì)一些能引導(dǎo)學(xué)生自己去尋找答案的教學(xué)體驗(yàn)，這就是實(shí)驗(yàn)。

一、科學(xué)概念是通過信息在思維的處理加工之下形成的

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)課的重要載體，是激發(fā)學(xué)生科學(xué)課學(xué)習(xí)興趣的重要方式，做實(shí)驗(yàn)還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生學(xué)會科學(xué)方法等。更為重要的是，實(shí)驗(yàn)是兒童由先前的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識走向科學(xué)概念形成與發(fā)展的重要過程，是促進(jìn)學(xué)生概念發(fā)展的一種方法。在科學(xué)概念的形成過程中，要把看得見的實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)與看不見的思維處理加工緊密地結(jié)合在一起，才能使學(xué)生有充足的信息來加工形成概念。信息從哪里來？有的是通過觀察得來的，有的要通過實(shí)驗(yàn)得來的。

二、實(shí)驗(yàn)給學(xué)生充分的用于思維處理加工的信息以便形成科學(xué)概念

1.實(shí)驗(yàn)材料能幫助學(xué)生獲得有效信息

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們要明確實(shí)驗(yàn)是為了形成和發(fā)展什么樣的概念？要形成這個(gè)概念，學(xué)生需要獲得哪些信息？例如，“河流和湖泊”實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍W(xué)生除了知道地球陸地表面有河流、湖泊等水體類型外，還要知道河流、湖泊的形成，其中的水是從哪里來的?，F(xiàn)實(shí)中河流里的水是降雨、雪山融化的水和地下水共同組成的。剛開始，河流可能只是融化的雪水所形成的小河流，也可能是地面上涌出來的一股泉水，或是雨水所匯集的小溪。當(dāng)水越聚越多，便開始向地勢低的地方流動(dòng)。此時(shí)，雪水融化的水不斷流入小河中;而雨水也有一部分降落在河流里，另一些則滲入土壤里，形成地下水。有時(shí)，地下水會穿過巖石和土壤，慢慢滲入河流里;有時(shí)，湖泊中的水也會溢出湖泊形成小溪匯入河流中。因?yàn)椴粩嘤杏晁⒀┧?、地下水及小溪流等匯入，逐漸形成大河，最后流入大海中。在空間上我們無法帶學(xué)生去大河、小溪邊，也無法去大湖、小池塘邊;在時(shí)間上，時(shí)光無法倒流，無法回到河流和湖泊的形成時(shí)期。因此，這就需要我們設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)，模擬山上的水哪里來的。我們的模型，可能更多的只能直接模擬高處的水往下流，可能是雪水融化，可能是泉水涌出，也可能是雨水匯集……總之，從高處流下來了。學(xué)生觀察到水在流動(dòng)時(shí)，有細(xì)有粗，就像小溪、小河和大河分叉、匯集著。當(dāng)學(xué)生通過觀察和實(shí)驗(yàn)，看到模擬出來的沖擊現(xiàn)象，再與現(xiàn)實(shí)中太湖水域的衛(wèi)星圖進(jìn)行對比，思維加工后形成正確的概念，最終實(shí)現(xiàn)本課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。

一節(jié)課，課堂上老師的設(shè)計(jì)、提問、實(shí)驗(yàn)包括學(xué)生的思維碰撞都會給學(xué)生提供相當(dāng)多的信息。而這些信息如何得到有效的獲取？注重觀察、記錄與預(yù)設(shè)就尤為重要了。例如，“河流和湖泊”一課，前期，我們替換了教材上的橡皮泥改用太空沙，以便更好地模擬自然界的河流和湖泊。但在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，卻發(fā)現(xiàn)學(xué)生塑造的河流和湖泊都是筑壩型的，水也是不流動(dòng)的，這樣的建模不符合河流和湖泊的真實(shí)情況。學(xué)生在觀察和記錄中獲得的信息經(jīng)思維加工后不能形成正確的科學(xué)概念。由此可見，學(xué)生獲得的信息是無效的。

通過學(xué)生的課后反饋，我們發(fā)現(xiàn)太空沙這個(gè)材料不利于學(xué)生獲得有效的信息，于是我們嘗試了用粘土來代替太空沙，模擬中國西高東低的地形走勢，學(xué)生用泥土和石頭塑造凹凸不平的地形，再將沙子鋪撒在上面，模擬地表的土壤層。除此之外，我們還模擬了源源不斷的高山流水和局部降雨，以此改進(jìn)水不能流動(dòng)的缺陷，讓整個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)更貼近現(xiàn)實(shí)和自然環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生進(jìn)行觀察和記錄，最終獲得更多更全面的有效信息，經(jīng)過思維加工，形成了正確概念。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)影響著學(xué)生對信息的有效獲取

“河流與湖泊”一課，在前期的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是這樣的：用小灑水壺向沙盤中灑水觀察沙盤中河流和湖泊的形成。我們認(rèn)識到這是一個(gè)簡化的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會受到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的局限，獲得不全面的信息。因此，我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要簡明，但不能簡化。

借由描述、分析、比較、對比、歸納等方法，通過這些思維活動(dòng)才能把作為思維材料的信息轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的結(jié)果，這就是概念的發(fā)展。顯性的活動(dòng)就是讓學(xué)生把現(xiàn)象通過語言、交流、對話、研討描述出來。這部分內(nèi)容，對我們一線科學(xué)老師來說，是非常熟悉的。

上完一節(jié)實(shí)驗(yàn)課后可以詢問學(xué)生，思維參與加工過的科學(xué)概念是否形成，沒有達(dá)成預(yù)期就要反思學(xué)生獲得的信息是否有效，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否有待改進(jìn)，思維參與促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展。